Научная статья на тему 'Пути интенсификации процессов и экономическая целесообразность использования высокоскоростных потоков в газоочистных и вентиляционных сооружениях'

Пути интенсификации процессов и экономическая целесообразность использования высокоскоростных потоков в газоочистных и вентиляционных сооружениях Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
83
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОДУЛЬ / СЕПАРАТОРЫ / ЦИКЛОНЫ / ЦЕНТРИФУГИ / ПЫЛЕГАЗОЗОЛОУЛАВЛИВАНИЕ / ПАРНИКОВЫЕ ГАЗЫ / ДИОКСИДЫ / АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ / ЭКОЛОГИЯ / MODULE / SEPARATOR / CYCLONES / CENTRIFUGE / SMOG AND GAS CLEANING / AGGRESSIVE GASES / DIOXIDES / ATMOSPHERIC AIR / ECOLOGY

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Садртдинов И. К., Мусаев А. М., Сафиуллин Р. Г.

Рассматривается конструкция многоступенчатого «модульного комплекса» для пылегазозолоулавливания из дымовых и агрессивных газов. Высокие центробежные ускорения в сочетании с селективными адсорбентами обеспечивают полноту улавливания пыли, золы и нейтрализации газов. В основе модулей лежит использование высокоскоростных закрученных потоков, создаваемых тангенциальными гидродинамическими ускорителями (ГДУ). Приводится методика расчета ГДУ, оснащенных насадками Лаваля, и габаритов «модульных» секций.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Садртдинов И. К., Мусаев А. М., Сафиуллин Р. Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THEWAYS OF INTENSIFICATION OF PROCESSES AND ECONOMIC EXPEDIENCY OF USING A HIGH-SPEED FLOW IN A GAS CLEANING APPARATUS AND VENTILATION

The design of a multistage «modular complex» for catching the dust out the corrosive gases is considered. High centrifugal acceleration in a combination with selective adsorbents provides a completeness of catching of a dust, ashes and neutralization of gases. In a basis of modules the using of the high-speed twirled flows created by hydrodynamic accelerators (HDA) lays. The method of calculating the HDA, equipped with a Laval nozzle, is given and dimensions of «modular» sections is resulted.

Текст научной работы на тему «Пути интенсификации процессов и экономическая целесообразность использования высокоскоростных потоков в газоочистных и вентиляционных сооружениях»

УДК 69.057; 658.382.3 Садртдинов И.К. - директор E-mail: tatkomen1@yandex.ru

Республиканское производственное объединение «ТАТКОММУНЭНЕРГО» Мусаев А.М. - кандидат технических наук, доцент Сафиуллин Р.Г. - кандидат технических наук, доцент Казанский государственный архитектурно-строительный университет

ПУТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ПОТОКОВ В ГАЗООЧИСТНЫХ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЯХ

АННОТАЦИЯ

Рассматривается конструкция многоступенчатого «модульного комплекса» для пылегазозолоулавливания из дымовых и агрессивных газов. Высокие центробежные ускорения в сочетании с селективными адсорбентами обеспечивают полноту улавливания пыли, золы и нейтрализации газов. В основе модулей лежит использование высокоскоростных закрученных потоков, создаваемых тангенциальными гидродинамическими ускорителями (ГДУ). Приводится методика расчета ГДУ, оснащенных насадками Лаваля, и габаритов «модульных» секций.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: модуль, сепараторы, циклоны, центрифуги, пылегазозолоулавливание, парниковые газы, диоксиды, атмосферный воздух, экология.

Sadrtdinov I.K. - director RPO «TATKOMMUNENERGO»

Musaev A.M. - candidate of technical sciences, associate professor Safiullin R.G. - candidate of technical sciences, associate professor Kazan State University of Architecture and Engineering

THE WAYS OF INTENSIFICATION OF PROCESSES AND ECONOMIC EXPEDIENCY OF USING A HIGH-SPEED FLOW IN A GAS CLEANING APPARATUS AND VENTILATION

ABSTRACT

The design of a multistage «modular complex» for catching the dust out the corrosive gases is considered. High centrifugal acceleration in a combination with selective adsorbents provides a completeness of catching of a dust, ashes and neutralization of gases. In a basis of modules the using of the high-speed twirled flows created by hydrodynamic accelerators (HDA) lays. The method of calculating the HDA, equipped with a Laval nozzle, is given and dimensions of «modular» sections is resulted.

KEYWORDS: module, separator, cyclones, centrifuge, smog and gas cleaning, aggressive gases, dioxides, atmospheric air, ecology.

В последние десятилетия особенно ярко проявились природные катаклизмы, связанные с изменением климата. Споры ученых о том, какие факторы влияют на глобальное потепление, пока не имеют достаточных обоснований. Тем не менее, никто не может отрицать разрушительное влияние человеческой деятельности. Этому сопутствуют проблемы, связанные с постоянно возрастающей мощностью теплогенерирующих агрегатов, автотранспорта, космических программ и варварской эксплуатацией водных и лесных ресурсов.

Более 60 % добываемых топливных ресурсов используется промышленностью и теплогенерирующими агрегатами. При этом процессы сжигания не достаточно организованы. В большинстве случаев при сжигании органического топлива используется пламень диффузного типа - с целью исключения возможности проскока пламени и взрывов. Топливо часто подается частично перемешанным с воздухом, и последующее его горение происходит одновременно с подмешиванием воздуха, не всегда обеспечивающим полноту сгорания углеводородов. При этом возникает проблема очистки больших объемов продуктов сгорания не только от различных взвесей, но и от продуктов неполного сгорания парниковых двухатомарных газов.

Многие производственные процессы и средства для очистки газов формируются на основе «модульного принципа», использующего схемы безотходного производства, стандартизированного пылегазоулавливающего оборудования и систем вентиляции. Одним их таких современных «модулей» можно считать комплекс «печь Ванюкова» [1], сочетающий сжигание ТБО с пылегазоулавливанием, в схему которого включены: котел-утилизатор, серия циклонов, сухой электрофильтр, дымосос, скруббер, мокрый электрофильтр и вытяжная труба. Вся эта система очистки дымовых газов занимает практически 2/3 объема самого производства и его стоимости. Недостатками такого «модульного комплекса», собранного из разнородного очистного оборудования, являются большие габаритные размеры устройств, их низкая индивидуальная производительность и малые скорости газовых потоков в аппаратах, ограничивающие их возможности при необходимости очистки больших объемов дымовых и агрессивных газов.

Основным в указанном комплексе аппаратов для очистки газов является процесс сухой сепарации частиц в циклонах, которые начали разрабатываться с 1885 года и практически не изменили своего облика и принципа работы [2]. Центробежная сила, воздействующая на частицу, определяет равновесное положение частицы в потоке и ее сепарацию:

где С\ - постоянная; - диаметр частицы; рч и рг - плотности частицы и среды (газа); ю -окружная скорость частицы; г - радиус ее вращения.

Из формулы, в частности, следует, что большие центробежные силы и, соответственно, высокая эффективность процесса сепарации достижимы при высокой окружной скорости частиц. Однако следует отметить, что увеличение скорости вращения в циклонах не дает желаемого эффекта ввиду того, что увеличивается кинетическая энергия турбулентности, которая усиливает процесс обратного перемешивания отсепарированного пылевого потока с выходящим из аппарата «чистым» газом [2]. Кроме того, при больших скоростях входа большая часть пыли выпадает на относительно коротком расстоянии от входного патрубка, где она в большом количестве накапливается на цилиндрической стенке циклона и увеличивает его сопротивление, которое достигает 2.0ч2.5 кПа. Поэтому рабочее значение скорости на входе в циклон ограничивают \6ч30 м/с в зависимости от его диаметра.

В представленной статье рассматриваются принципы конструирования эффективных модульных аппаратов, максимально использующих центробежную силу для улучшения характеристик пылезологазоочистного оборудования. Основные задачи, которые возникают при проектировании таких «модулей», - увеличение скорости вращения и времени пребывания загрязненного потока внутри аппарата.

Подобные задачи сегодня успешно решаются в циклонных прокалочных камерах, в которых термообработке подвергаются дисперсные материалы. Скорость потока на входе в камеры достигает 30ч\90 м/с при значениях числа Рейнольдса Яе = (2ч4)Ч\05 [3]. Значительно более высокие центробежные ускорения достигаются в центрифугах - машинах, в которых осуществляется разделение неоднородных систем в высокоинтенсивном центробежном поле [4], превышающем по ускорению естественное осаждение частиц пыли в десятки тысяч раз. Например, в газовых центрифугах для разделения изотопов вследствие высокой скорости вращения ротора линейная скорость на периферии может превышать 600 м/с. При этом продукт концентрируется у стенки камеры под большим давлением, а у оси ротора образуется так называемое «вакуумное ядро» (В.Я.), обеспечивающее дополнительную осевую циркуляцию газа внутри ротора.

Однако указанные устройства весьма сложны конструктивно и имеют высокую стоимость. Так, основным рабочим элементом в центрифуге является быстро вращающийся вокруг оси пустотелый ротор, отделочные покрытия, термообработка и точность исполнения которого принимаются по авиационным стандартам. Высоко качество исполнения и стоимость целого ряда вспомогательных устройств, таких как: опоры ротора, магнитные подшипники, двигатели и др. Каждое из этих устройств уникально. Согласованность работы узлов центрифуги требует тонкой настройки и высококвалифицированного обслуживания. Отмеченные особенности практически исключают использование центрифуг для процессов сепарирования взвеси из дымовых и агрессивных газов, однако способ достижения создаваемых ими мощных центробежных полей остается перспективной задачей для исследований и конструктивных разработок.

(\)

В предлагаемом «модуле центрифугирования» с целью сохранения перечисленных выше положительных качеств центрифуги решено использовать неподвижный корпус - цилиндр с вырезанным сектором в 90°. Цилиндрический корпус устанавливается на боковые листы бункера на уровне, отстоящем на 20° ниже горизонтальной оси корпуса. С правой стороны боковой лист приваривается заподлицо, а с левой - внахлестку к корпусу. В этом случае на левой стороне над бункером нависает часть корпуса в виде направляющего обтекаемого потоком «крыла» (см. рис. 1 и 2). При центрифугировании газовых потоков «крыло» направляет осажденные на стенках корпуса шлам и капельную жидкость в бункеры.

Рис. 1. Схема выделения взвеси центрифугированием газа Рис. 2. Схема ввода высокоскоростной в неподвижном корпусе при использовании высокоскоростных струи в неподвижный корпус

гидродинамических струй центрифуги

Процесс центрифугирования дымовых и агрессивных газов в предлагаемом устройстве осуществляется за счет нагнетания гидродинамических высокоскоростных струй, направленных тангенциально внутрь неподвижного корпуса и спутно потокам очищаемых газов [5]. Для обеспечения линейного перемещения потока газов и образования «вакуумного ядра» по оси корпуса, гидродинамические струи подаются с наклоном в 20°ч22° к вертикальной плоскости по ходу движения основных потоков внутри корпуса. Спиральное движение струи позволяет постоянно сбрасывать уплотненные шламы с внутренней полости неподвижного корпуса в бункеры, не перемещая их по всему корпусу, как в типовых центрифугах.

Закономерности гидродинамических процессов, происходящих в цилиндрическом корпусе «модуля центрифугирования», можно рассматривать в аналогии с циклонными прокалочными камерами, работающими при значительных скоростях потоков [3]. Схема движения потоков в корпусе предлагаемого «модуля» показана на рис. 2.

Объем потока газа, проходящего через поперечное сечение корпуса, может быть определен из уравнения:

¥г = 2рг0 ^^то Ь = 2ргк ^тк Ьв , (2)

где Го - радиус корпуса; Ьв - длина активного витка газового вихря; гк - текущий радиус; м?тк = Пто г о / Гк - радиальная скорость потока.

Результирующий вектор скорости смещается относительно вектора окружной скорости на угол а, что обуславливает перемещение потока газа к оси, а частиц пыли и капель конденсата - к периферии камеры:

tga = Wтк / ппк = пто / ппо , (3)

где ппк = ппо го / гк - окружная скорость вихревого движения.

Условия движения частицы по круговой траектории описываются уравнением, которое отражает равенство силы давления газа на частицу и центробежной силы, действующей на нее:

У

2 2

ч н'тк

4 2

р г =

3 2 рйч ™тк

6 гк

рч

(4)

где у = 24уч / йч wткр г, а физические свойства газа принимаются при усредненной температуре

потока.

Потери напора при входе потока в аппарат оцениваются по формуле

ДР\ = Рг 1 2

(

V.г

\

2

(5)

где т = 0.85 - коэффициент расхода; Р0 - наименьшее поперечное сечение сопла Лаваля.

Потери напора при образовании вихря могут быть рассчитаны по формуле

> 2

ДР2 22

V 0

-1

w

по

(6)

где - диаметр цилиндрического корпуса; йг - диаметр выходного патрубка сепаратора. Из выражений (5) и (6) следует, что основное гидродинамическое сопротивление сосредоточено в неподвижной камере, поэтому можно принять предлагаемую в работе [6] упрощенную формулу, справедливую для области Яе = (2ч4)Ч105 (при скорости воздуха на входе в камеру в диапазоне 30ч190 м/с):

(

ЕДР = 0.07

Ер

Л

V1 К 0

(7)

где ЕР0 - суммарная площадь отверстий для выхода высокоскоростных струй сжатого воздуха; Рк -площадь поперечного сечения камеры.

Ведущая роль в процессе центрифугирования в рассматриваемом «модуле» отводится гидродинамическим ускорителям (ГДУ) с соплами Лаваля, в которых скорость истечения сжатого воздуха превышает число Маха (М>1). Угол раскрытия факела струи в открытой атмосфере составляет 21°ч23°, а в стесненных условиях корпуса установки достигает 50°. Скорость истечения сжатого воздуха из сопла Лаваля гидродинамического ускорителя можно определить по формуле для адиабатического истечения [7]:

= ф

£ Р1

2 Я-----

£ -1 Уг

£-1

1 -

Р У Р 0

м/с,

(8)

где уг - удельный вес газа перед соплом при давлении Рь кг/м3; ф - коэффициент истечения (для сопла с цилиндрической частью и углом р = 45° при 1/й = 0.18 ф = 0.75, при 1/й = 0.56 ф = 0.9); £ -показатель адиабаты (для двухатомных газов и воздуха £=1.4); g - ускорение силы тяжести, м/с ; Рг -давление сжатого воздуха перед соплом, 0.4ч0.6 МПа; Р2 - давление перед выходом из сопла, равное 101300 Па.

Определим скорость истечения воздуха из патрубка ГДУ, оформленного в виде сопла Лаваля, и секундные расходы сжатого воздуха в условиях истечения в среду с давлением, близким к атмосферному, т.е. где давление ниже критического. Как известно, при таком режиме истечения на выходе из сопла устанавливается давление, равное критическому, и скорость истечения оказывается равной критической, а расход - максимальным. Критическая скорость истечения может быть определена по формуле:

Юк^ Ч2 £+1

ЯТд , м/с,

(9)

где Я - газовая постоянная; Т0 - температура газа, °К.

£

Для сравнения - скорость звука в выходном сечении сопла:

азв =Л/£ЯТ2, (10)

— Рс

где Т2 = Т0Ркр£ , Р =--отношение давлений.

Р0

Расход сжатого воздуха на единичный ГДУ определяется по формуле:

г

т = т тах = /

2-АГЛ1 " 4. (11)

£ +1V £ +10 V0

где Рг - давление воздуха перед соплом, МПа; / - сечение сопла, м2; Vo - удельный объем

воздуха перед соплом, м3/кг

И - щ

Vo =~р1> (12)

здесь И1 - энтальпия, кДж/кг; щ - внутренняя энергия, кДж/кг.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для двухатомных газов имеем следующие параметры при стандартных условиях: энтальпия И1 = 283.2 кДж/кг; внутренняя энергия щ= 209.2 кДж/кг. Из зависимости для идеального состояния газа И = и + ЯТ находим газовую постоянную:

„ И - и (283.2 - 209.1)-103

Я =-= ^-'--= 2524 кДж/кг°К,

Т 297.6

где Т = 273.6 + 20 = 293.6 °К.

Отношение давлений истечения Рист =0.5 МПа и среды, в которую происходит истечение Рср = 0.1 МПа, составляет Р = 0.5/0.1 = 5. Тогда критическое давление для воздуха Ркр = 0.528 МПа. Проверим, действительно ли установится критическая скорость на выходе из сопла:

Р0 = Ркр -Рист = 0.528 - 0.5 = 0.028 МПа. Следовательно, давление среды ниже критического, и скорость струи должна быть близкой к звуковой:

азв = л[£шв = V1.4 - 252.4 - 293.6 = 322.1 м/с. Удельный объем воздуха при давлении Рист = 0.5 МПа определяем по формуле:

И - и = (283.2 - 209.1)-103

Vв =-= Л-:-^-= 0.148 м3/кг.

Рист 5 -10

Удельный объем воздуха внутри конуса ускорителя, т.е. в зоне истечения составит:

И - и (283.2 - 209.1)-103 3,

V2 =-= Л-т-1-= 0.741 м3/кг.

2 р2 1-105

Изменение температуры сжатого воздуха:

22

-= 293.6-

£ +1 1.4 +1

Определим реальную скорость истечения воздуха по формуле (9):

Т2 = Т0--= 293.6-= 244.6 °К.

шкр = Л 2-^ЯТ0 = ш2 = Л/2——252.4-293.6 = 272.2 м/с. кр V £ +1 0 2 V 1.4 +1

Таким образом, можно считать, что устанавливается скорость истечения, равная местной

скорости звука азв.

При диаметре сопла й =15 мм расчетная площадь выходного сечения / = 0.000176 м2. Тогда по формуле (11) расход сжатого воздуха на единичный ГДУ:

5

т = 0.000176,

14 ( 2 11.4+1 5 -105

2-1-I--= 0.1348 кг/с или 485,3 кг/ч.

1.4 +1V 1.4 +10 0.0139

После приведения к нормальным условиям объемный расход для индивидуальной ГДУ составит:

V=485.3 -1.293 = 627.5 м3/ч.

Выбор компрессорных установок осуществляется по величине общего расхода V Суммарные объемы ресиверов выбираются на 30ч40 % больше исходной производительности компрессоров.

Таким образом, определены основные технические характеристики агрегата центрифугирования, который может быть использован в «модульном комплексе» для очистки газов вместо типовых циклонных устройств большего диаметра. В частности, скорость на выходе из сопла ГДУ составляет более 270 м/с. Дальнейшие поиски базовой установки велись с учетом задачи обеспечения большой пропускной способности по газовым потокам, а также задачи повышения эффективности очистки дымовых и агрессивных газов с одновременным снижением металлоемкости, энергетических и стоимостных затрат.

Результатом анализа поставленных задач является предлагаемая установка для проведения глубокого пылегазозолоулавливания, собранная по модульной схеме (рис. 3). В «модульном комплексе» использован единый корпус - труба большего диаметра с подводящими и отводящими трубами и бункерами для отвода пыли и шлама. Корпус разделен на отдельные комплектовочные секции, такие как: пылеосадительная камера, камера каталитической нейтрализации газов, многофункциональная адсорбционная «камера центрифугирования», а также тягодутьевая установка, в основании которой расположена гравитационная камера для улавливания конденсата и шлама.

На рисунке 3 схематично представлен «модульный комплекс» пылегазоуловителя, соответствующий авторскому патенту [8]. Устройство включает цилиндрический корпус большого диаметра, разделенный на 4 комплектовочных модуля (I, II, III, IV).

Рис. 3. «Модульный комплекс» тягодутьевого пылегазозолоулавливания из дымовых и агрессивных газов

Каждый модуль выполняет определенную функцию как ступень разделения и очистки газа и может комплектоваться в «модульный комплекс» в зависимости от производственной потребности.

Модуль I - пылеосадительная камера для первичной очистки газов. Она состоит из вводной трубы 1 с коленом, введенным под углом 30° к корпусу 2 пылеосадительной камеры, отбойной диафрагмы 3, сборного бункера 4 и пневмотранспортной трубы 5. Скоростной режим в пылеосадительной камере находится в пределах 2.5ч10 м/с. Осаждение пылевых частиц осуществляется за счет гравитационных сил и изменения направлений движения потока.

Первично очищенный методом гравитации высокотемпературный поток направляется в модуль II. Модуль II - камера каталитической нейтрализации газов - состоит из собственно камеры 6, кассет 7, выполненных в виде ромбовидных ячеек с двумя противоположными непроницаемыми стенками, двумя другими - проницаемыми: пористыми или сетчатыми. Камера каталитической нейтрализации газов снабжена дозатором 8, расположенным в верхней части камеры 6 и узлом пневмотранспорта 9, назначение которого - возврат адсорбента-катализатора в дозатор 8.

Учитывая универсальность «модульного комплекса» для использования в различных отраслях промышленности, а также на мусоросжигающих заводах и коммунальных теплогенерирующих установках, была принята противоточная схема движения таблетизированных катализаторов в кассетах с различным по составу заполнением. Каталитический способ очистки газовых выбросов позволяет при невысоких температурах самого потока, т.е. при небольших расходах энергии, очищать большие объемы дымовых и технологических газов. В составе технологических газов в виде паровоздушных смесей могут содержаться этиловый спирт, толуол, ксилол, фенол, ацетат, парафиновые углеводороды, а также другие органические вещества. Подбор катализаторов для окисления выполняется в зависимости от состава примеси. Например: для толуола и ксилола можно использовать меднохромовые системы на силикагеле при температуре потока 350ч500°. При окислении других сочетаний органических примесей могут использоваться выпускаемые производством катализаторы: медные, меднохромовые, кобальтовые, кобальтохромовые и палладиевые, массивные и нанесенные на основу и т.д.

Особое место сегодня отводится нейтрализации вредных примесей в продуктах сгорания твердых бытовых отходов. На МС3 поступают отходы различной природы, в состав которых входят тяжелые металлы и органические вещества, содержащие хлор. Диоксины, присутствующие в выбросах, в основном, образуются из хлорбензолов и хлорфенолов, как пример - поливинилхлорид (ПВХ) - из семейства пластмасс. Кроме того, в выбросах присутствуют ультрамелкие частицы (менее 0.1 мкм). Зарубежные фирмы используют известные методы улавливания диоксинов - с помощью фильтров с диспергированными частицами угля в пластике АБЮХ; отработанные фильтры сжигаются [9]. Для обеспечения бесконтактного метода эксплуатации в качестве основы предлагается использовать кокс, обкатанный в активированном угле. Это позволяет снизить износ и повысить температурную устойчивость каталитический массы. Отработанный материал брикетируется и сжигается при высоких температурах.

Очищенный от определенных химических компонентов сбросный газ поступает в цилиндрический корпус 10 модуля III. Горизонтальный высокотемпературный поток газов со скоростью 2.5ч 10 м/с перемещается в зону действия гидродинамических ускорителей 11, где высокоскоростные потоки сжатого воздуха внедряются в дымовые и агрессивные газы тангенциально под углом 20-250 к вертикали. Суммарный поток приобретает поступательно-вращательное движение. При этом возникают интенсивные инерционные силы, воздействующие на пылевые частицы, выделяющие их из потока.

Для увеличения эффективности инерционного осаждения мелких частиц и дополнительной нейтрализации газообразных примесей в струю сжатого воздуха инжектируют дозированное количество воды или химических растворов из безнапорных емкостей 13 через дозаторы 12. В результате интенсивного вращения суммарного потока газов со скоростью, превышающей 80 м/с, мелкие частицы пыли и распыленные адсорбенты создают плотный пограничный слой во внутренней полости корпуса 10. Приторможенная инерционными силами уплотненная масса сбрасывается в бункеры 15. На выходе из секции весь газ проходит через сепаратор 14 и передается в следующую секцию.

Модуль IV - тягодутьевая установка [10] - имеет в основании гравитационную камеру 17 для улавливания остаточного конденсата и шлама, сборный бункер 18, узел инжектора 19, предназначенный для транспортирования конденсата и шлама через трубы пневмотранспорта 16. Над гравитационной камерой 17 расположена выводная труба, на которой смонтирована тягодутьевая установка 20 с вихревым конусом 21, в основании которой установлен распределительный пояс 22 для подачи сжатого воздуха. Верх вихревого конуса 21 охватывает конус-карман 23, на который насажен сборный конус 24, переходящий в сбросную трубу 25. В нижнюю часть конуса-кармана 23 введена трубка 26 для сброса конденсата и шлама, сепарированного вихревым потоком в гравитационную камеру 17.

«Модульный комплекс», как многоступенчатая пылегазозолоулавливающая установка, может работать автономно, без дымососов, за счет разряжения, создаваемого в «камере - центрифуге» (модуль III) и тягодутьевой установке (модуль IV), работающей на сжатом воздухе по принципу «торнадо».

Таким образом, в предлагаемом многосекционном модуле пылегазозолоулавливания проводятся разделение и очистка газов с использованием высокоскоростных потоков сжатого воздуха при высоких центробежных скоростях, соответствующих уровню центрифугирования. Гидродинамические ускорители, установленные тангенциально под углом 20-25° к вертикали, внедряют высокоскоростные потоки сжатого воздуха во внутреннюю полость цилиндрического корпуса и создают вихревой (закрученный) поток, образуя разрежение (тягу), что снижает общее аэродинамическое сопротивление установки. Использование сухой каталитической нейтрализации химических примесей с выбором адсорбентов расширяет универсальность «модульного комплекса», особенно при улавливании диоксинов и полиароматических углеводородов.

Возможность дозированного диспергирования воды или адсорбентов позволяет совместить процессы сухого, конденсационного и мокрого пылегазозолоулавливания путем подбора оптимальных адсорбентов и адсорбентов в зависимости от состава дымовых и агрессивных газов.

Последняя ступень очистки газа оформлена в виде безлопастной тягодутьевой установки. Кроме очистки и охлаждения газа, перед выбросом в атмосферу им обеспечивается тяга во всей полости «модульного комплекса», что позволяет работать автономно без использования тяжелых тягодутьевых устройств в зоне высоких температур. Автономность работы тягодутьевой установки обеспечивается кинетической энергией вихревых потоков в «камере центрифугирования» и в безлопастной вентиляционной установке. Подпитка энергией вихревых потоков осуществляется сжатым воздухом от компрессорной установки.

Выводы

Комплектация очистных устройств в «модульный комплекс» позволяет создать универсальную многоступенчатую установку, которая обеспечивает полноту улавливания пыли, золы и нейтрализации газов. Секционная, «модульная» схема компоновки позволяет снизить металлоемкость, стоимость устройства и обслуживания. Простота конструктивного исполнения модулей позволяет изготавливать их в неспециализированных производственных условиях.

Практическая реализация «модульного комплекса» позволяет повысить эффективность разделения и очистки дымовых и агрессивных газов в широких пределах дисперсности пыли и газообразных загрязнителей, значительно снизить степень загрязнения атмосферы, а также затраты на строительство и обслуживание очистных сооружений.

«Модульный комплекс» и все его узлы сконструированы на основе запатентованных авторских разработок.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Заводы по переработке твердых бытовых и промышленных отходов в барботируемом расплаве шлака с использованием печей Ванюкова. URL: http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8954html.

2. Гупта А., Лили Д., Сайред Н. Закрученные потоки. - М: Мир, 1987. - 588 с.

3. Каутиус В. Опыты работы горизонтальных циклонных топок. Циклонные топки / Пер. с нем. Под ред. М.А. Наджарова. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1958. - 152 с.

4. Лукьяненко В.М., Тарансу А.В. Промышленное оборудование. Промышленные центрифуги. -М.: Энергоатомиздат, 1974. - 376 с.

5. Садртдинов И.К., Мусаев А.М., Сафиуллин Р.Г. К расчету аппаратов для термокинетической очистки дымовых и агрессивных газов на основе высокоскоростных воздушных струй // Известия КазГАСУ, 2010, № 1(13). - С. 219-222.

6. Мазуров Д.Я., Малкин Ю.Е., Захаров Г.В. и др. Разработка и перспектива использования циклонных печей для скоростного обжига мелкоизмельченных материалов / В кн.: Циклонные энерготехнологические процессы и установки. - М.: Металлургия, 1967. - С. 98-101.

7. Андрианова Т.Н., Дзамнов Б.В., Зубарев В.Н., Ремизов С.А. Сборник задач по технической термодинамике. - М.: Энергоиздат, 1981. - 240 с.

8. Патент РФ № 96025. Модуль тягодутьевого пылегазозолоулавливания из дымовых и агрессивных газов. Мусаев А.М., Садртдинов И.К. Гос. регистр. 20.07. 2010.

9. Газоочистка ADIOX. URL: http: //www. zaobt.ru/solutions/waste/adiox.

10. Патент РФ № 2365819. Способ безлопастного усиления тяги в дымовых и вентиляционных каналах и устройство безлопастного усиления тяги дымовых и вентиляционных каналов. Мусаев А.М. Гос. регистр. 27.08.2009.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.